진화론 확장하기

[사이언스 데일리] 국제 연구팀이 유전학을 넘어서 한 종의 성장과 발달에 영향을 미치는 요인들을 모두 포함하는 것은 물론 환경에 끼치는 종의 영향도 고려하도록 다윈의 진화론을 확장하기 위해 노력하고 있다.

(2015년 8월 4일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 인디애나 대학

1859년 찰스 다윈의 “종의 기원”에 서술되었던 개념들은 여전히 현대 진화생물학 이론의 주요한 기초로 작동하고 있다.

하지만 최근 수십년간 생물학자들은 이전에 간과되었던 분야들, 즉 발생생물학과 생태학 등에서 다윈의 이론이 기초하고 있는 기본 원리들을 확장해주는 발견들을 해왔다.

그러나 많은 과학자들 – 그리고 과학 교과서들 – 은 이런 수정사항들이 그저 “근인(proximate)에 해당하는 고려사항” 이며 진화의 핵심적인 측면이 아닌 것으로 간주해 왔다. 인대이나 대학의 생물학자인 아민 모제크과 국제 협력연구자들로 이루어진 연구팀이 이런 가정들을 바꾸고 싶어한다.

이들의 새로운 접근법은 “진화종합설 확장” 이라고 이름붙여졌고, ‘왕립학회보 B: 생물과학 (Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences)’ 8월 5일자에 출판되었다.

“장기적으로 우리 목표는 전통적인 방법론이 제공하지 못했던 질문들에 대한 답을 줄 수 있는 진화생물학을 위한 확장된 개념적 얼개를 만들어 놓는 것입니다.” 인디애나 대학 블루밍턴 문리대 생물학과의 교수이자 논문의 저자인 모제크의 말이다.

논문의 공저자들로는 영국, 이스라엘, 오스트레일리아, 오스트리아, 스웨덴 및 미국의 저명한 과학자들이 포함되어 있다. 이 연구는 해당 학술지의 편집자들에 의해 한 해에 하나, 매우 중요한 연구라고 간주되는 논문에게 주는 호칭인 2015년 “다윈 리뷰” 로 선정되었다.

“새로운 자료, 새로운 이론, 그리고 방법론들에 의해 개념적 얼개 역시 진화하는 것이 중요합니다.” 곤충의 진화와 발달에 대해 국제적으로 알려진 전문가인 모제크의 말이다. “생각하는 습관과 실천은 시간이 지남에 따라 단단히 자리잡게 되기가 쉽기 때문에 이런 중요성이 언제나 바로바로 받아들여지지는 않습니다.”

이번 논문에서 모제크와 공저자들은 진화에 있어서 중요한 역할을 수행하지만 보통 현재 진화 이론의 일부라고 간주되지는 않는 몇몇 프로세스들에 집중하고 있다고 주장한다.

저자들은 한 유기체가 수정란에서 성체로 자라는 방식이 종의 진화에 영향을 끼치는 방식을 논하고 있다. 진화발생생물학, 혹은 “이보디보”라고 불리는 이 분야는 매우 다른 유기체들 – 성게에서부터 곤충, 그리고 포유류에 이르기까지 – 이 발생 과정 중에 동일한 “기본 요소들” 을 가지고 몸을 성장시켜 나간다는 것을 알아냈다. 이 공유된 “도구상자” 는 서로 관련이 없는 유기체들이 시간이 지남에 따라 놀랄만치 유사한 구조를 진화시킬 수 있도록 해주었다. 예를 들면 곤충과 척추동물에 있어서 독립적으로 눈이 진화한 것과 같은 사건이 있다.

이 동일한 기본 요소들은 또 다른 방식으로 재사용될 수도 있다. 모제크의 연구를 예로 들면 원래 다리 및 기타 부속지를 만들어내는 유전자와 발달 경로가 후에 딱정벌레의 화려한 뿔 같은 구조를 만드는 데에도 재사용되었다는 것이 밝혀졌다.

모제크와 동료들은 또 “가소성” – 여러 유기체들이 성장과 발달을 생애 동안 환경의 변화에 맞게 조절하는 능력 – 의 역할이 진화 이론에서 간과되고 있다고 주장한다. 이들은 환경에 의해 유도된 새로운 형질들이 후대에서 유전적으로 고정된다는 증거가 갈 수록 많이 쌓이고 있다는 점을 지적했다.

마지막으로 과학자들은 유기체가 예를 들면 둥지를 짓고 굴을 파며, 대기나 토양을 변화시키고, 문화를 만드는 등 자신의 환경을 체계적으로 변화시켜 나가는 방식을 고려할 수 있도록 진화이론이 확장되어야 한다고 말한다. 또 이들은 유전 외의 요인들, 예를 들면 태아기의 호르몬이라든가 출생 이후의 돌봄과 학습 등도 여러 세대에 걸쳐 종에 영향을 끼친다는 것을 보였다.

전통적인 진화생물학은 한 방향만을 강조해 왔다. 유전자는 관찰 가능한 형질을 만들어 내며 이 형질에는 물리적인 특징, 생물학적 프로세스나 행동 들이 포함된다. 환경이 어떤 형질을 선호할 수는 있지만 이 과정은 유기체의 외부에 있는 것으로 간주된다.

“우리가 주장하는 것은 상호간에 영향을 끼치는 모델입니다. 유전자가 유기체의 관찰 가능한 형질에만 기여하는 것이 아니라 유기체 자신의 형질, 행동 및 행위가 진화적 변화의 속도와 방향에 상당한 영향을 끼치는 모델이지요.” 모제크의 말이다.

접근법의 이러한 변화는 또 의학과 같이 생물학과 연관되어 있는 분야에도 영향을 끼칠 수 있다고 모제크는 덧붙였다.

새로운 개념적 얼개는 어떻게 질병이 – 그리고 그 치료법이 – 유전자 외의 요인에서도 기인할 수 있는지에 대한 연구를 발전시키는 데 도움을 줄 수 있다고 모제크는 말한다. 예를 들면 점점 많은 수의 연구들에서 자가면역질환이 부분적으로 항생제의 광범위한 사용, 기생충의 부재, 혹은 수세식 화장실 등에 의해 만들어진 “자연적인 도전” 의 부재에 기인한 것일 수 있다고 보고 있다. 다른 연구들에서는 잘 제어된 장내 기생충 접종이 천식, 염증성 장질환 및 다발성경화증 등의 증상을 완화시킬 수 있다는 점, 뚱뚱하지 않으면서도 타입 1 당뇨병에 취약한 쥐가 돼지 편충에 감염되었을 경우 당뇨병이 진행되지 않는다는 점 등이 보고되고 있다.

“전체적으로 보면 이런 연구들은 미생물이나 감염원들과 함께 하는 발생과정이 건강한 발생의 열쇠일 수 있다는 생각에 점점 큰 지지를 보내고 있습니다.” 모제크의 말이다. “우리의 행동으로 만들어진 환경을 통해 생겨난 질환들에게 호의적인 조건, 혹은 비우호적인 조건들을 찾아낼 수 있을지도 모릅니다.”

이 연구에 대한 추가 정보는 다음에서 찾을 수 있다: http://m.rspb.royalsocietypublishing.org/content/282/1813/20151019.full

참고문헌

John Odling-Smee et al. The extended evolutionary synthesis: its structure, assumptions and predictions. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, August 2015

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카테고리:번역, 기타생물, 사이언스 데일리, 생물학, 현생

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